针对二维光栅耦合器存在耦合效率低、偏振相关损耗大、结构复杂等问题，提出了一种应用于C波段的基于绝缘体上硅(SOI)材料的新型二维光栅耦合器，该耦合器由具有45°倾角的四孔交错菱形刻蚀晶胞单位周期排列组成，采用倾斜耦合方式对耦合器的周期、刻蚀深度、刻蚀圆孔的相对位置、刻蚀圆孔半径进行优化，并对其进行仿真验证。仿真结果表明：该耦合器在1 540 nm处耦合损耗低至-2.4 dB，C波段的偏振相关损耗低于0.2 dB, 1、3 dB工作带宽分别是36、58 nm。

利用强度调制型光纤传感器容易解调的优势, 提出了一种强度调制型光纤液位传感器.传感器由三根无芯光纤组成, 其中, 无芯光纤1与无芯光纤2串联构成测量臂, 无芯光纤3构成参考臂.仿 真分析得出, 无芯光纤长度每缩短1 mm, 透射峰波长增加25.46 nm.在0~50 mm小液位范围内, 实验测得传感器在水、5% NaCl、10% NaCl和15% NaCl水溶液四种液体环境中的液位灵敏度分别为0.069 5 dB/mm、0.074 73 dB/mm、0.077 49 dB/mm及0.082 71 dB/mm, 线性度分别为0.998 25、0.998 49、0.988 11及0.995 13, 线性度较高.该传感器可较好地消除光源光功率波动与环境温度变化带来 的影响, 重复性较好, 在石油化工领域有一定的应用潜力.

设计了一种分离型光纤传感增敏结构,并联连接两个腔长相近的法布里-珀罗(F-P)腔。理论分析了此结构的增敏原理并制备了两组增敏结构。实验结果表明,增敏结构的压强灵敏度值由单F-P结构的4.85 nm/MPa提高到43.95 nm/MPa,温度灵敏度由单F-P腔的0.0675 nm/℃提高至0.40364 nm/℃,在相同温度下采用双腔结构可消除温度交叉敏感对测量结果的影响。此结构克服了集成式增敏结构的缺陷,在不影响原传感器结构的情况下提高了灵敏度,且可通过更换辅助腔来调节灵敏度,具有移植性好和交叉敏感小等优势。

针对光纤布拉格光栅(FBG)温度和应变的交叉敏感问题, 设计了一种带熔点保偏光纤光栅(PMFBG)结构。该结构通过将2段保偏光纤带加大推进量熔接, 形成中间凸起结构, 然后在熔点位置写入光栅。文中首先采用熊猫保偏光纤设计制作了该结构, 并搭建实验装置测试其在(0~2)N轴向应力作用下的反射光谱, 发现PMFBG快轴和慢轴的反射谱均分裂成2个峰值, 随着轴向应力的增加, 反射谱整体产生红移, 同时分裂的2个峰值强度的比值单调减小, 且不受温度的影响。随后, 采用有限元法分析了该结构的轴向应变分布, 并基于传输矩阵法仿真分析了该PMFBG反射光谱随应力的变化特性, 仿真与实验结果的一致性较好。证实可利用PMFBG反射光谱的峰值之比消除轴向应变与温度的交叉敏感性, 实现轴向应变的测量。

温度变化是影响近红外无创血糖测量精度的主要因素之一。 为降低温度变化对近红外漫反射光谱的影响, 提出了一种基于温度不敏感源-探测器距离的测量方法, 即在漫反射光强对人体组织温度变化不敏感的源-探测器距离处进行光谱测量。 利用Monte Carlo方法模拟了温度为30～40 ℃、 葡萄糖浓度为0～300 mmol·L-1的皮肤组织在多个源-探测器距离处的漫反射光强。 根据模拟结果, 分析了人体皮肤组织模型中温度不敏感源-探测器距离的存在性及其受葡萄糖浓度变化的影响; 比较了1 000 nm处温度恒定和温度变动时, 不同源-探测器距离处漫反射光强与葡萄糖浓度的相关性; 进一步地, 利用六个波长(1 000, 1 050, 1 100, 1 150, 1 350和1 410 nm)下的温度不敏感源-探测器距离及其他距离处的漫反射光强, 建立了葡萄糖的偏最小二乘(PLS)模型, 并比较了这些模型在温度恒定和温度变动时的预测精度。 结果表明, 在1 000～1 440 nm范围内, 人体存在温度不敏感源-探测器距离, 且葡萄糖浓度变化对该距离的影响可以忽略不计; 当组织温度变化时, 温度不敏感源-探测器距离处的漫反射光强与葡萄糖浓度的相关性及建模效果均明显优于其他源-探测器距离, 基本接近样品温度恒定时的情况。 研究表明, 基于温度不敏感源-探测器距离的测量方法能有效降低温度变化对漫反射光强的影响, 有望提高近红外漫反射无创血糖测量的精度。

为了解决光纤传感器中普遍存在的温度和应变交叉敏感问题，基于少模光纤的模间干涉原理，研究了LP01和LP02模式干涉的应变和温度传感特性，详细分析了模间干涉传感的相位灵敏度理论。结合少模光纤的数值仿真结果，设计了一种温度不敏感的应变传感少模光纤，其纤芯直径为15.1 μm，在1550 nm下纤芯折射率为1.4512，包层折射率为1.444。搭建了实验系统来研究少模光纤温度和应变传感特性，结果表明：理论计算能够较好地预测实验结果；少模光纤在0~600 μm范围内，应变的相位灵敏度为0.0196 rad/μm，在30~330 ℃范围内，对温度不敏感，可有效改善温度和应变的交叉敏感问题。

为了研究单轴晶体铌酸锂双折射滤光片的温度特性，采用计算机进行数值理论分析，讨论了入射光方向上铌酸锂晶体双折射率和厚度随温度变化的关系，并利用Ultra-6600系列紫外-可见分光光度计对铌酸锂滤光片进行了光谱测量和实验验证。结果表明，在不同波段的滤波带宽，可以找到某些特定的入射角度，使滤光片的中心波长不随温度变化而变化，双折射滤光片温度的稳定性可以保持。此结果说明，可以通过调节入射光方向来提高滤光片的温度稳定性和使用精度。

通过将Loop 型谐振腔嵌入在具有正热光系数的MgF2中，设计了海水中温度弱敏感的盐度传感器来实现海水盐度测量。利用COMSOL 软件建立海水盐度传感模型，结合Matlab 对盐度传感器的特征参量进行数值研究。结果表明：传感器的温度特性依赖于微纳光纤的半径，温度弱敏感的光纤半径随探测波长的减小而减小；盐度灵敏度随镀膜厚度和光纤半径的增大而减小；探测极限随镀膜厚度的增加而增大，随波长的减小而减小。通过优化，传感器盐度灵敏度可达0.025 nm/(mg/mL)，探测极限可达到0. 15 mg/mL。

提出了一种新型结构的阵列波导光栅。在AWG的阵列波导中嵌入多种补偿介质, 补偿二阶或二阶以上温度偏移。首先从理论上推导出器件的工作原理表达式；其次给出了器件结构的设计方案, 阵列波导采用同心圆结构设计, 使得嵌入介质与波导垂直, 有效减小了散射损耗, 并显著提高了芯片的集成度。最后, 对器件性能进行了评估, 引入的附加损耗小于1dB; 理论上实现了零温度偏移。